[發明專利]實時測定固氣混合物中固體質量流量的系統及方法

有效

• 申請號: 201010105037.2
• 申請日: 2010-01-29
• 公開（公告）號: CN102141423A
• 公開（公告）日: 2011-08-03
• 發明（設計）人: 付旭;黃寶明;陳耀;趙彤;蔡自立;胡忠志
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: G01F1/86
• 分類號: G01F1/86;G01F1/88
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 周少杰

技術領域

本發明涉及一種氣力輸送系統的測量系統，尤其涉及一種實時測定由氣力輸送系統輸送的固氣混合物中固體質量流量的系統和方法。

背景技術

氣力輸送系統是由流動氣體作為載氣將固體顆粒通過一個或者多個輸送管道從一個容器中輸送到另一容器中的系統。流動氣體與固體顆粒形成固氣混合物。氣力輸送系統廣泛地用于多種工業場合，例如：用于發電的整體氣化聯合循環(Integrated?Gasification?Combined?Cycle，IGCC)工廠以及用于生產化學品的化工廠。

在氣力輸送系統中，為了控制、監測的目的，測量實時的固體質量流量一般是必要的。實時的固體質量流量一般定義為：單位時間內流過輸送管道橫截面的固體顆粒的質量值。目前具有多種方法用來實時測定固體質量流量。一種方法是采用可以直接輸出固體質量流量的固體質量流量傳感器直接測量獲得。還有一種方法是利用多種傳感器共同確定實時的固體質量流量。在使用多種傳感器實時確定固體質量流量的方法中，首先利用一部分傳感器來測定固氣混合物的混合流量，然后其他傳感器用于測定氣體流量。最后將氣體流量從混合流量中減去就可以獲得實時的固體質量流量。

然而，在上述兩種測量方法中，只獲得了一個實時的固體質量流量的測量值。也就是說，如果其中一個傳感器壞掉或者不能正常工作，將很難實時獲得可靠的固體質量流量。有鑒于此，需要提供一種改進的測定系統和測定方法來實時獲得可靠的固體質量流量。

發明內容

本發明的一個實施例提供了一種用于實時測定固氣混合物中固體質量流量的系統。該系統包括數個傳感器、數據融合單元以及估計單元。數個傳感器產生數個測量信號以獲得至少兩個所述固體質量流量的測量值。該數據融合單元接收所述至少兩個測量值且基于所述至少兩個測量值建立狀態空間模型。該估計單元對建立的狀態空間模型進行估計，獲取所述固體質量流量的估計值。

本發明的實施例還提供了一種用于實時測定固氣混合物中固體質量流量的方法。該方法包括通過數個傳感器產生表示所述固氣混合物特征的數個測量信號；基于所述數個測量信號提供至少兩個固體質量流量的測量值；基于所述至少兩個測量值建立狀態空間模型；以及估計所述狀態空間模型以輸出所述固體質量流量的估計值。

附圖說明

通過結合附圖對于本發明的實施例進行描述，以期更好地理解本發明，在附圖中：

圖1為本發明用于實時測定固氣混合物中固體質量流量的系統的一個實施例的方框示意圖；

圖2為本發明用于實時測定固氣混合物中固體質量流量的系統的另一個實施例的方框示意圖；

圖3為本發明用于實時測定固氣混合物中固體質量流量的系統的另一個實施例與一個氣力輸送系統的連接關系示意圖；

圖4為圖3中用于實時測定固氣混合物中固體質量流量的系統的方框示意圖；

圖5為應用在圖4所示系統的數據融合單元中的方法流程圖。

具體實施方式

本發明系統涉及一種氣力輸送系統中氣力輸送系統的測量技術，尤其是指用于實時測定采用氣力輸送系統輸送的固氣混合物中固體質量流量的方法和系統(分別稱為“測定系統”和“測定方法”)。

圖1示意了本發明的一個實施例：測定系統10。測定系統10包括數個傳感器12、運算單元14、數據融合單元16和估計單元18。在本發明中，“傳感器”包括但不限于傳感元件、儀表或者其他能夠測量溫度、表壓、重量或者可以測量對象的其他特性且產生信號用于輸出這些特性的測量裝置。

數個傳感器12用于測量固氣混合物的多種特性，且輸出表示這些特性的數個測量信號20。運算單元14接收測量信號20且基于接收的測量信號20產生數個不同的實時的固體質量流量的測量值22。數據融合單元16接收這些測量值22且基于所接收的測量值22建立一個狀態空間模型24。最后，該估計單元18根據預先確定的估計算法估計所建立的狀態空間模型24，從而得到實時的固體質量流量的估計值26。

圖2示意了本發明的另一種實施例：測定系統28。測定系統28與測定系統10具有類似的結構。不同的是在測定系統28中，數個傳感器12包括至少一個固體質量流量傳感器30，其可以直接輸出實時的固體質量流量的其中一個測量值32。測量值32繞開運算單元14直接輸入數據融合單元16。在一個實施例中，測量值32首先輸入運算單元14。然而測量值32在運算單元14中并不進行實質性運算。然后，測量值32輸出運算單元14成為數據融合單元16的一個輸入。

雖然在上文以及下文的數個實施例中沒有特別提到，但是可以理解的是傳感器一般產生的是模擬信號，所以在進行運算或者信息合成之前需要轉化為數字信號。